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中学理科、物理の問題です。
oradoraboraの回答
- oradorabora
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確かにＢの方が効率的です． 以下に解説を書こうと思います．多少長くなります． 読み飛ばしたければ点線より下の部分のみ読んでください． ＡもＢもエネルギー的な効率は同じかと思います．なぜなら 物体の持つ位置エネルギーは 質量(重量)×高さ×重力 です． 重力は本来は9.8m/s2なんですけど簡単に考えるために10m/s2にします． Ａによって持ち上げられた物体の位置エネルギーは 20kg×2m×10ｍ/s2＝400kgｍ2/s2 となります．kgｍ2/s2というややこしい単位はＪという単位に直せるので 400Ｊが位置エネルギーとなります． Ａは40ｗを10秒間かけたので 40ｗ×10ｓ＝400Ｊ のエネルギーを消費してしまします． エネルギー効率は 得られた仕事÷かけたエネルギ－×100％ なので 400Ｊ ÷ 400Ｊ × 100％ ＝ 100％ つまりＡの効率は100％です． ではＢはどうかというと 位置エネルギーを計算をすると 30kg×2ｍ×10ｍ/s2=600kgm2/s2=600J 消費エネルギーは 50ｗ×12ｓ＝600Ｊ 効率は 600Ｊ÷600Ｊ×100％＝100％ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ＡとＢは同じエネルギー効率であることは証明できました． しかし，仕事をするのにかかる時間はＡとＢでは異なります． 例えばＡで60kgを2ｍの高さに持っていく場合， Ａを三回動かす必要があるので30秒かかります． しかし，Ｂの場合一度に30kg運べるので Ｂは2回動かせば60kg運べます．かかる時間は24秒です． 同じエネルギーで，かかる時間がＢの方が短いので，Ｂの方が効率がいいということです．
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